项目1常见光电器件的应用分解.doc

项目一　常见光电器件的应用 把从光信号转换到电信号的器件称之为“光电器件”的话，则电真空器件中主要有光电管、光电倍增管、摄像管、影像增强管等；半导体器件中主要有光电池、光敏电阻、光敏三极管、摄像头上使用的CCD器件；光耦合器大约也可以算上，不过它是利用光敏器件与半导体发光元件的组合，不是单纯的光电器件。?　　现在有将LED器件也称为光电器件，那么“陶瓷场致发光屏”是否也应属光电器件，因为它也是通电后发光的器件，也就是将电信号转换为光信号的器件？实际上，场致发光屏应该属“电光源”之一。 任务一 光敏电阻器及其应用 光敏电阻器基本知识 光敏电阻器是一种特殊的光电导器件，该电阻具有光电导效应，当它受到光辐射后其电导率会发生变化，即其阻值会发生改变。入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。一般用于光的测量、光的控制和光电 转换（将光的变化转换为电的变化）。光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。 图2 光敏电阻器的组成部分 图3 光敏电阻器的相对灵敏度曲线 优点：　　①光谱响应范围宽，尤其对红光和红外辐射有较高的灵敏度；　　②所测的光强范围宽；　　③灵敏度较高；　　④工作电流大，可达数毫安；　　⑤偏置电压低，无极性之分，使用方便。 ：　　①强光照射下的线性较差；　　②弛豫过程较长，响应速度慢；　　③频率响应较差。 按半导体材料分：本征型光敏电阻、掺杂型光敏电阻。后者性能稳定，特性较好，故目前大都采用它。根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：　　紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。　　红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。　　可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。 光敏电阻属半导体光敏器件，除具灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r值一致性好等特点外，在高温，多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具，光控灯饰，灯具等光自动开关控制领域。 实训任务：根据光敏电阻器的特性设计一个光控开关电路，要求通过光敏电阻器控制电路在一些楼道、路灯等公共场所实现天黑时会自动开灯，天亮时自动熄灭。参考电路如图4所示，电路中VS1是晶闸管，Rl是光敏电阻器。 ? ? 图4 光控开关电路  其控制原理：当光线亮时，光敏电阻器Rl阻值小，220V交流电压经VD1整流后的单向脉冲性直流电压在RP1和Rl分压后的电压小，加到晶闸管VS1控制极的电压小，这时晶闸管VS1不能导通，所以灯HL回路无电流，灯不亮。??当光线暗时，光敏电阻器Rl阻值大，RPI和Rl分压后的电压大，加到晶闸管VS1控制极的电压大，这时晶闸管VS1进入导通状态，所以灯HL回路有电流流过，灯点亮。 用它设计了一种“智能家居照明灯”电路，如图5(a)所示．（电磁继电器线圈的电阻不计） 图5（a） 图5（b） 导线 （选填“A”或“B”）．连接家庭电路中的火线（2）设计要求是：“智能家具照明灯”在天暗时自动点亮，天亮时自动熄灭，那么光敏电阻阻值大小应随光照强度的增加而 保持光照强度不变，闭合开关S后，滑片P由a端向b端移动过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图5(b)所示，计算滑动变阻器的最大阻值是多少欧？（电源电压U0不变） 参考答案 解：（1）A（2）减小（3）当滑片位于b端时，电路为热敏电阻的简单电路，电压表测电源的电压，由图可知电源的电压U=12V当滑片位于a端时滑动变阻器与光敏电阻串联，电压表测光敏电阻两端的电压，电流表测电路中的电流，由表可知， I=0.1A，U光敏=2V